循环流化床锅炉烟风道直径的确定

根据烟风道阻力计算结果,总结出确定烟风道直径的方法和理论依据。     

一种新的扇区拥挤告警指标及应用

针对我国管制扇区日益繁忙拥挤、空管保障系统的相对落后,扇区流量告警机制尚不健全的现状,在分析和研究美国、欧洲、日本扇区流量告警机制基础上,提出当量流量告警指标的概念;采用MMBB工作负荷评估方法确定不同特征航班对应的当量系数,计算出扇区的当量流量,建立一种新型的扇区流量告警方法;应用算例的结果验证了当量流量告警指标在扇区流量告警工作中的有效性和实用性。     

不规则可燃气云爆炸威力预测方法研究

采用计算流体动力学（CFD ）方法,以实际球罐区甲烷泄漏扩散形成的不规则可燃气云为研究工况,探讨了不规则气云爆炸威力的模拟方法,并对比了实际形状可燃气云、最大直径球可燃气云、重心高度球可燃气云、等体积球可燃气云以及采用 TNT 当量法计算得到的气云爆炸超压值。结果表明,TNT 当量法计算结果过于保守。等体积球、重心高度球、最大直径球与实际形状气云爆炸超压偏差分别为-13．9％、-17．2％、52．3％。采用等体积球法估算不规则可燃气云爆炸威力较为便捷,且精度较高。     

蒸气云爆炸荷载计算方法比选研究

通过比较计算爆炸荷载的4种常用方法：三硝基甲苯(Trinitrotoluene, TNT)当量法、贝克-斯特洛-唐(Baker-Strehlow-Tang, BST)法、荷兰应用科学研究组织(Netherlands Organization for Applied Scientific Research, TNO)多能法和计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)方法，得出对于石油化工行业易发的蒸气云爆炸，推荐采用TNO多能法或CFD方法的结论。通过构建蒸气云爆炸场景，定量评估TNO多能法或CFD方法在单爆炸场景计算中的准确度和适用性。研究结果显示，在爆炸冲击波近场，CFD方法在计算中考虑了障碍物对爆炸冲击波的遮挡效应，其近场的计算结果更为可信，但是在爆炸冲击波远场通常会高估爆炸冲击波衰减速度。TNO多能法在爆炸冲击波远场的计算中更有优势，但在爆炸冲击波近场的计算结果受使用者主观影响较大。研究成果可为学者科学地选择计算方法，并准确评估爆炸荷载提供参考和依据。     

用浮标法测量废水受纳河流的流量

河流是工业废水的主要受纳水体之一。研究河流中的废水流量、计算水体污染负荷、控制污染源排污量以及估价污染控制效果等都与河流年径流量相关。因此,河流流量的测量十分重要。一般,采用下面三种方法测量河流流量:(1)流速仪法;(2)浮标法;(3)示踪剂法(示踪剂有化学类、放射性类及染料类)。本文仅讨论采用浮标法测量河流流量时在浮标材质、断面测量、测量方法等方面应注意的问题。     

火灾过程羽流模型及其评价

总结了Zukoski(1)、Zukoski(2)、NFPA、McCaffre和Thomas-Hinkley几种常见的羽流模型和适用条件，运用算例对几种常见羽流模型的羽流质量流量、保持一定冷空气高度条件下的热烟气层温度和排烟体积流量进行了对比分析。结果表明，在冷空气层高度2m-3m时，各羽流模型的计算结果较为接近；在冷空气层高度较大时，小面积火源条件下Zukoski(1)、Zukoski(2)、NFPA三个模型的计算结果较为接近，McCaffre模型计算的羽流质量流最大；大面积火源条件下，McCaffre模型和Thomas-Hinkley模型相比，羽流质量流量大，热因气层温度最低，排烟体积流量大。在相同房间高度和地板面积条件下，羽流质量流量大则热烟气的充填时间短。     

非线性拉伸对甲烷-空气预混火焰燃烧特性的影响

使用定容燃烧弹与高速纹影照相系统研究了不同当量比下甲烷-空气预混气体的层流火焰燃烧特性。实验数据同时应用传统线性模型和非线性模型分析了不同当量比对球形扩展火焰的传播速率和马克斯坦长度的影响。结果显示:随着当量比的增加,层流燃烧速率先增大后减小,直到当量比为1.1时,火焰速率达到最大值。马克斯坦长度始终为正值,且随着当量比的增大而增大。在所有当量比条件下,线性和非线性方法计算的火焰速率大致相同,差值小于0.01 m/s;线性方法得到的马克斯坦长度均大于非线性模型计算的结果,并随着当量比的增大,两种方法得到的马克斯坦长度的差值更加显著。     

小水电环评中最小生态流量的确定——以某二级水电站项目为例

重庆市丰富的水资源为开发小水电提供了良好的条件,但小水电站的建设对下游生态环境造成一定影响,甚至导致坝址下游出现减脱水段。为满足下游生态环境需水量的要求,小水电站的环境影响评价中需要计算出科学合理的最小生态流量并提出保障措施。以重庆市某二级水电站为例,对小水电站环评中最小生态流量不同计算方法进行对比,计算出的生态流量单从数值上看,Tennant法枯水期最小,丰水期最大,R2-CROSS、最枯月平均流量法居于之间。     

水利水电工程最小下泄生态基流量计算方法研析

水利水电工程对下游河道的生态环境影响较大,适宜的生态基流计算方法为快速估算工程下泄生态基流提供有效的途径。通过梳理河道生态基流的概念,提出了水利水电工程最小下泄生态基流的含义。运用生态基流空间插值方法,依据生态基流计算方法的适用性结果,确立了水利水电工程最小下泄生态基流的计算方案。通过对汉江流域进行实证分析,干流宜采用Tennant法、最小流量法,支流推荐采用Tennant法计算,由此计算出干支流控制断面的最小下泄生态基流量,基本处于多年平均流量的15%~20%。     

井喷点火过程天然气爆炸后果分析

井喷失控事故发生后，尽快点火是减少人员伤亡的最有效措施之一。然而，点火过程中一旦发生天然气爆炸，其可能的爆炸伤害范围、破坏范围以及是否在可接受风险范围，就成为决策能否点火的关键。本文应用蒸汽云爆炸的肿当量模型和冲击波峰值超压模型，提出了天然气井喷失控后，发生天然气爆炸的人员死亡区、重伤区和轻伤区的计算方法；假设井喷的天然气无阻流量，计算了可能的人员伤害范围，并对计算结果进行了分析。分析发现，在井喷失控后，最大限度地减少井喷失控时间，以及最大限度地防止天然气在某一区域的大量积聚，是减轻井喷失控天然气爆炸后果的最佳措施。     

煤巷掘进过程中粉尘浓度影响因素分析

为了掌握煤巷掘进过程中粉尘浓度变化的影响因素,根据气固两相流理论,针对矿井掘进工作面的特点,采用计算流体力学的离散相模型（DPM）考察了掘进巷道风速、风筒直径、风筒出风口到掘进工作面距离以及风筒的悬挂高度对粉尘浓度变化的影响。结果发现：当掘进巷道风速为0.25-4 m/s时,提高巷道内的通风风速,可以降低巷道内的粉尘浓度,缩短呼吸性粉尘浓度达到稳定的时间,减小工作面粉尘的危害;有利于通风除尘的风筒相关参数为风筒直径0.4-0.6 m、风筒出风口到掘进工作面距离6-7 m、风筒悬挂高度2.0-2.2 m。     

高温高湿巷道内不稳定换热系数影响因素分析及模型建立*

为研究高温高湿巷道不稳定换热系数的变化规律,采用Fluent软件对高温高湿巷道内的热湿交换进行数值模拟,通过单因素和正交模拟实验探讨风流温度、风流速度、岩石导热系数、原岩温度以及巷道当量直径对高温高湿巷道不稳定换热系数的影响。研究结果表明:高温高湿巷道不稳定换热系数随时间的变化规律与普通巷道一致,均与通风时间呈负相关,但通风时间为1 a的高温高湿巷道不稳定换热系数较普通巷道增加了12.5%。通过单因素分析得到风流速度、岩石导热系数和当量直径与不稳定换热系数呈正相关。通过极差分析得到各因素对不稳定换热系数的影响程度为:岩石导热系数>当量直径>风流速度>风流温度>原岩温度。利用SPSS软件对正交实验数据进行拟合,建立不稳定换热系数的计算模型,拟为高温高湿巷道内热负荷计算及井下风温预测提供参考。     

局部通风机实际特性的近似处理方法及应用研究

针对目前局部风机特性曲线很难得到或应用而导致局部通风研究受限问题,提出一种根据局部风机风量及风压范围近似求解风机特性曲线的方法。该方法采用一次线性插值函数代替风机特性曲线函数,结合风阻特性曲线得到风机工况。基于该方法可进行局部风机选型或预测既定型号风机工况点及风筒出口风量,同时可确定长距离掘进通风中钻孔通风有效风量与钻孔长度、直径的关系,也可确定风库中转位置与风筒长度的关系。应用分析结果表明:用一次函数代替稳定区域风机特性曲线函数不仅简单方便,结果较精确,且方法可靠、实用性高。     

Particle image velocimetry (PIV) analysis of flame structure

An experimental study of methane–air flame propagation in a duct is reported. A flat duct was chosen to allow optical visualization and flame propagation measurements. The duct was equipped with optical-quality windows to allow Schlieren visualization and particle image velocimetry (PIV) velocity measurements. The flame propagation velocity, flow structure, and velocity distribution in the flame for a different air excess factor are reported.     

风筒位置对掘进巷道流场影响的PIV实验*

为探究风筒位置对掘进巷道风流分布规律的影响,利用Fluent软件确定出实验模型内流体进入“第二自模区”的临界风速,保证实验模型与实际巷道的流动相似,采用粒子图像测速仪（PIV）对压、抽风筒距迎头不同距离下的前压后抽式通风流场进行测量。实验结果表明:抽风筒距巷道迎头距离的改变对迎头处流场影响较小,涡流中心位置也不会发生改变,当抽风筒距迎头距离大于4.5S,回流区的风流充分发展,流动较为平缓。压风筒距巷道迎头距离的改变对迎头处流场和涡流影响较大,当压风筒距迎头距离大于3S,涡流中心位置向远离迎头的方向移动,涡流区域逐渐扩大。基于相似理论的PIV实验结果可为矿井掘进巷道通风工作提供一定参考。     

掘进面出风口风流与风幕调控下的粉尘分布响应曲面优化研究*

为了解决煤矿掘进面风筒出风口参数不能动态变化,而传统风幕全断面控尘效果不理想引起的粉尘浓度高等问题,通过分析风幕和出风口参数对粉尘分布规律的影响,以此得到合理的出风口风流与风幕综合调控方案,降低粉尘浓度。以陕西神木柠条塔煤矿N1212巷道为研究对象,利用Fluent软件建立出风口风流与风幕综合调控的粉尘场有限元模型,设计出风口风流及风幕综合调控响应曲面实验,得到最佳综合调控方案为:风幕射流出口宽度为0.16 m,风幕射流出口速度为6 m/s,出风口口径为0.9 m,出风口右偏角度为3°。搭建相似模拟实验平台来验证最佳综合调控方案,研究结果表明:调控后回风侧行人呼吸处和司机位置处粉尘平均浓度分别降低89%和81%,有效改善掘进面作业环境。     

独头巷道受限贴附射流有效射程的 理论研究与数值计算

为了探讨独头巷道受限贴附射流通风有效射程,利用巷道断面面积与风筒出流射流直径,定义了独头巷道射流的受限程度,采用理论分 析与数值计算方法,推导了受限射流无因次距离与沿程断面位置、断面流量和断面平均流速之间的关系式,建立了独头巷道受限贴附射流流动 特性模型。利用该模型,开展了8个不同工况下受限贴附射流的数值计算。结果表明,在受限的情况下,射流区无因次最大截面积出现在无因次 距离为0.200 0处,而无因次最大截面流量位于无因次距离为0.187 5处。理论推导和计算结果表明,所得模型和计算方法能更为准确预测受限 贴附射流的有效射程。     

Numerical analysis of hydrogen deflagration mitigation by venting through a duct

This paper presents a model and simulation results for the mitigation of a hydrogen–air deflagration by venting through a duct. A large eddy simulation (LES) model, applied previously to study both closed-vessel, and open atmosphere hydrogen–air deflagrations, was developed further to model a hydrogen–air explosion vented through a duct. Sub-grid scale (SGS) flame wrinkling factors were introduced to model major phenomena which contribute to the increase of flame surface area in vented deflagrations. Simulations were conducted to validate the model against 20% hydrogen–air mixture deflagrations (vent diameters 25 and 45 cm) and 10% hydrogen–air mixture deflagration (vent diameter 25 cm). There was reasonable correlation between the simulations and the experimental data. The comparative importance of different physical phenomena contributing to the flame wrinkling is discussed.     

高海拔矿山掘进工作面局部供氧装置研究*

为缓解高海拔矿山掘进作业面低氧问题,将供氧管与环形空气幕相结合,空气幕在作业人员四周形成空气屏障,设计1种用于高海拔矿山掘进工作面的新型供氧装置。以中国云南某海拔3 400 m的铜矿为例,运用ANSYS Fluent软件建立掘进工作面空间模型,根据矿山实际情况确定边界条件,对比研究单一供氧管模式和新型供氧装置的富氧效果差异,并分析空气幕出风口形式、风量对富氧效果的影响。研究结果表明:新型供氧装置的富氧效果优于单一供氧管模式;环状缝隙出风口优于圆孔出风口,并且当环状缝隙宽度为0.010 m、风量为0.014 m3/s时,呼吸带平均氧气质量分数为27.59%,达到最佳富氧效果。新型供氧装置能有效提高作业人员周围呼吸带区域的氧气质量分数。     

Experimental studies on the ignition behavior of pure silane released into air

Silane is a well known pyrophoric gas which normally ignites upon contact with air. However, a silane release from a pressure source may not always lead to prompt ignition and frequently the ignition occurs when the release is shutoff. In a confined space, significant quantities of silane can accumulate prior to autoignition leading to an explosion, causing significant damage. To date, the mechanism and condition of pure silane ignition upon release into air has not been completely explained. Thus there is a need for additional experimental investigations covering a wide range of release conditions to enable a full understanding of silane ignition and explosion characteristics.This work presents a series of tests that aims to uncover the precise condition for pure silane ignition upon release into air. Tests were performed for releases at controlled and steady velocities. Steady flow of silane to a burn box and nitrogen to the desired vent stub are first established through mass flow controllers. An electrically controlled four-way switching valve is used to switch the silane and nitrogen flow such that steady silane flow without acceleration to the vent stub can be established. With careful control of vent conditions, we are able to find a reproducible critical exit velocity for prompt ignition of steady silane releases for different vent diameters. If the releases are reduced to below the critical exit velocity, prompt ignition of silane release is ensured. Above this critical exit velocity, silane can be released indefinitely into air without any ignition. The critical exit velocity is found to vary with the vent diameter. This relationship between the critical exit velocity and the vent diameter suggests that the silane release without prompt ignition was most likely caused by quench of the reactive kernel from the scalar dissipation between the release gas and the ambient air. Analysis of locations where prompt ignition occurred from the clips from high speed video camera found that the most reactive ignition kernel occurs in the range when the ratio of volumetric flow rate of entrained air to the silane flow reaches 0.322 ± 0.076, which is equivalent to the most reactive silane concentration of 75.6% in air. The implications from these results are discussed with emphasis on the safety of silane supply systems and operation practices.